Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung ist sowohl für eine einzelne Maschine in einem Industrieunternehmen als auch für einen großen Produktionskomplex als Ganzes wichtig. Moderne Energiesysteme sind zwar recht komplex und zuverlässig, dieser Aufgabe werden sie jedoch nicht immer gerecht. Welche USV-Typen werden für Industrieanlagen verwendet? Welche Anforderungen müssen sie erfüllen? Gibt es besondere Betriebsbedingungen für solche Geräte?
Anforderungen an industrielle USV
Unter Berücksichtigung des Zwecks können wir die Hauptmerkmale hervorheben, die unterbrechungsfreie Stromversorgungen für Industrieanlagen haben sollten:
- Hohe Leistungsabgabe. Sie wird durch die Leistung der in Unternehmen eingesetzten Geräte bestimmt.
- Maximale Zuverlässigkeit. Es wird in der Phase der Entwicklung des Quellendesigns festgelegt. Bei ihrer Herstellung werden Komponenten verwendet, die die Zuverlässigkeit der Geräte deutlich erhöhen können. Dies erhöht natürlich die Kosten der USV, erhöht aber gleichzeitig die Lebensdauer sowohl der Quellen selbst als auch der Geräte, die sie mit Strom versorgen.
- Ein durchdachtes Design, das die Diagnose, Wartung und Reparatur unterbrechungsfreier Stromversorgungen erleichtert. Dieser Ansatz ermöglicht einen einfachen Zugriff auf alle Systemeinheiten und minimiert den Zeitaufwand für die Demontage oder den Austausch von USV-Komponenten.
- Möglichkeit der Skalierung und sanften Leistungssteigerung. Dies ist notwendig, wenn der Strombedarf steigt.
Arten von Industrie-USVs
Es gibt drei Haupttypen von unterbrechungsfreien Stromversorgungen für industrielle Zwecke:
- Reserve (auch bekannt als Offline oder Standby). Solche Quellen sind mit automatischen Schaltern ausgestattet, die bei Stromausfall die Last auf die Batterien umschalten. Dabei handelt es sich um einfache und kostengünstige Systeme, die jedoch nicht mit Netzspannungsstabilisatoren ausgestattet sind (was zu einem schnelleren Verschleiß der Batterien führt) und eine gewisse Zeit zum Umschalten der Stromversorgung auf die Batterien benötigen (ca. 4 ms). Solche USVs bewältigen nur kurzfristige Stromausfälle und dienen der Wartung unkritischer Produktionsanlagen.
- Line-interaktiv. Solche Quellen sind mit Transformatoren ausgestattet, um die Ausgangsspannung zu stabilisieren. Dadurch wird die Anzahl der Stromversorgungsschalter zu den Batterien reduziert und die Batterielebensdauer verkürzt. Allerdings sind USVs nicht darauf ausgelegt, Störungen zu filtern und die Spannungswellenform zu steuern. Sie eignen sich optimal für die unterbrechungsfreie Stromversorgung von Geräten, bei denen nur die Eingangsspannung wichtig ist.
- Online (Online). In solchen Quellen erfolgt eine doppelte Spannungsumwandlung. Zuerst vom Wechselstrom zum Gleichstrom (er wird an Batterien gespeist) und dann wieder zum Wechselstrom, der zur Stromversorgung von Industrieanlagen verwendet wird. Dabei wird nicht nur der Spannungswert, sondern auch Phase, Frequenz und Amplitude des Wechselstroms eindeutig kontrolliert. Einige Hersteller verwenden anstelle der Doppelwandlung bidirektionale Wechselrichter, die abwechselnd die Funktionen eines Gleichrichters oder eines Wechselrichters übernehmen. Online-USVs sparen Energie und zeichnen sich durch eine erhöhte Effizienz aus. Solche Quellen eignen sich zum Schutz leistungsstarker und netzwerkempfindlicher Geräte.
Darüber hinaus lassen sich Industrie-USVs je nach Art der versorgten Last in zwei Gruppen einteilen:
- Die erste umfasst unterbrechungsfreie Stromversorgungen, die dazu dienen, Produktionsprozesse und Arbeitsgeräte vor Stromausfällen zu schützen. Zu diesem Zweck können Backup- oder Line-Interactive-USVs eingesetzt werden.
- Zu den zweiten gehören USVs, die zur unterbrechungsfreien Stromversorgung der IT-Infrastruktur dienen: Datenspeichersysteme oder Server. Hierfür eignen sich Quellen vom Typ Online.
Betriebsbedingungen für Industrie-USVs
Unternehmen verschiedener Branchen haben ihre eigenen Besonderheiten und stellen daher unterschiedliche Anforderungen an unterbrechungsfreie Stromversorgungen. Tatsächlich ist jedes dieser Projekte einzigartig und erfordert eine Optimierung der Ausrüstung für die jeweiligen Bedingungen. Hier nur einige Beispiele für Produktionsspezifika:
- USV-Anlagen werden in Ölraffinerien eingesetzt, um den sicheren Betrieb von Destillationskolonnen zu gewährleisten. Sie dienen der Notstromversorgung nicht nur von Steuerungssystemen, sondern auch von Aktoren. Dementsprechend müssen sie über eine hohe Leistung verfügen.
- Geothermieanlagen erzeugen ein Nebenprodukt: Schwefeldioxidgas. Bei Kontakt mit Luftfeuchtigkeit bildet es Schwefelsäuredämpfe. Es kann schnell die Materialien zerstören, die zur Herstellung unterbrechungsfreier Stromversorgungen verwendet werden.
- Auf Offshore-Ölplattformen besteht eine weitere Gefahr in erhöhter Luftfeuchtigkeit, Salz und der Möglichkeit horizontaler oder vertikaler Bewegungen des Sockels, auf dem die USV installiert ist.
- Schmelzanlagen enthalten starke elektromagnetische Felder, die Störungen verursachen und Leistungsschalter auslösen können.
Die obige Liste kann durch Dutzende weiterer Beispiele ergänzt werden. Gleichzeitig müssen unterbrechungsfreie Stromversorgungen unabhängig von den Besonderheiten des Industrieunternehmens 15–25 Jahre lang zuverlässig funktionieren. Wir können zwei Hauptfaktoren identifizieren, die die Funktion der USV beeinflussen:
- Unterkunft. Es wird dringend davon abgeraten, Quellen in der Nähe von Energieverbrauchern zu platzieren. Sie müssen vor hohen Temperaturen, verschmutzter Luft oder mechanischen Einflüssen geschützt werden. Für USVs liegt die optimale Temperatur bei 20–25 °C, sie funktionieren jedoch auch bei Temperaturen bis 45 °C einwandfrei. Eine weitere Erhöhung der Batterielebensdauer verkürzt die Batterielebensdauer, da alle darin enthaltenen chemischen Prozesse beschleunigt werden.
Auch staubige Luft ist schädlich. Feinstaub wirkt abrasiv und führt zu Verschleiß an den Laufflächen von Ventilatoren und zum Ausfall ihrer Lager. Sie können versuchen, USVs ohne Lüfter zu verwenden, aber es ist viel sicherer, sie zunächst vor solchen Einflüssen zu schützen. Dazu muss das Gerät in einem separaten Raum mit konstanten Temperaturbedingungen und sauberer Luft aufgestellt werden.
- Stromrückgewinnung. Allein die Idee, einen Teil des Stroms ins Netz einzuspeisen und weiterzuverwenden, ist sicherlich sinnvoll. Dadurch können Sie die Energiekosten senken. Rückgewinnungssysteme werden beispielsweise im Schienenverkehr aktiv eingesetzt, sind jedoch schädlich für die unterbrechungsfreie Stromversorgung. Wenn Rückenergie verwendet wird, erhöht sich die DC-Busspannung. Dadurch wird der Schutz ausgelöst und die USV wechselt in den Bypass-Modus. Die Folgen einer Genesung können nicht vollständig beseitigt werden. Sie können nur durch den Einsatz transformatorischer unterbrechungsfreier Stromversorgungen minimiert werden.
Source: habr.com